Almacenar hidrógeno en el carbón puede ayudar a impulsar una economía de energía limpia
Desarrollar el almacenamiento de hidrógeno en las comunidades mineras del carbón podría brindar nuevas oportunidades económicas
La búsqueda del hidrógeno como fuente de energía limpia que podría frenar nuestra dependencia de los combustibles fósiles puede conducirnos a un lugar inesperado: el carbón. Un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania ha descubierto que el carbón puede representar una forma potencial de almacenar hidrógeno gaseoso, del mismo modo que las baterías almacenan energía para su uso futuro, lo que supone un importante obstáculo para el desarrollo de una cadena de suministro de energía limpia.
"Hemos descubierto que el carbón puede ser una pila geológica de hidrógeno", explica Shimin Liu, profesor asociado de ingeniería energética y mineral de la Universidad Estatal de Pensilvania. "Se podría inyectar y almacenar la energía del hidrógeno y tenerla ahí cuando se necesite utilizarla".
El hidrógeno es un combustible de combustión limpia y resulta prometedor para los sectores más intensivos en energía de nuestra economía: el transporte, la generación de electricidad y la industria manufacturera. Pero aún queda mucho por hacer para construir una infraestructura del hidrógeno y convertirlo en una fuente de energía asequible y fiable.
Entre otras cosas, hay que encontrar una forma de almacenar el hidrógeno, que actualmente es caro e ineficaz. Según los científicos, las formaciones geológicas son una opción interesante, ya que pueden almacenar grandes cantidades de hidrógeno para hacer frente a los picos y valles de la demanda diaria o estacional de energía.
"El carbón está bien estudiado y llevamos casi medio siglo produciendo gas a partir de él", afirma Liu. "Lo entendemos. Tenemos la infraestructura. Creo que el carbón sería el lugar lógico para hacer almacenamiento geológico de hidrógeno".
Para ponerlo a prueba, los científicos analizaron ocho tipos de carbones de yacimientos de todo Estados Unidos para conocer mejor su potencial de sorción y difusión, es decir, cuánto hidrógeno pueden contener.
Los ocho carbones mostraron propiedades de sorción considerables, siendo el carbón bituminoso poco volátil del este de Virginia y el carbón antracita del este de Pensilvania los que obtuvieron mejores resultados en las pruebas, según informan los científicos en la revista Applied Energy.
"Creo que es muy posible que el carbón sea la mejor elección para el almacenamiento geológico desde una perspectiva científica", afirma Liu. "Descubrimos que el carbón supera a otras formaciones porque puede contener más, cuenta con infraestructuras existentes y está ampliamente disponible en todo el país y cerca de zonas pobladas".
Los yacimientos agotados de metano en capas de carbón pueden ser los mejores candidatos. Estas vetas contienen gas natural no convencional como el metano y se han convertido en una importante fuente de energía fósil en las últimas décadas. El metano se adhiere a la superficie del carbón, en un proceso denominado adsorción.
Del mismo modo, la inyección de hidrógeno en el carbón haría que ese gas absorbiera o se adhiriera al carbón. Según los científicos, estas formaciones suelen tener una capa superior de esquisto o lodo que actúa como sello y mantiene el metano, o en este caso el hidrógeno, sellado hasta que se necesita y se bombea de nuevo al exterior.
"Mucha gente define el carbón como una roca, pero en realidad es un polímero", explica Liu. "Tiene un alto contenido en carbono y muchos poros pequeños que pueden almacenar mucho más gas. Así que el carbón es como una esponja que puede contener muchas más moléculas de hidrógeno en comparación con otros materiales sin carbono".
Los científicos diseñaron un equipo especial para realizar los experimentos. El carbón tiene menor afinidad con el hidrógeno que otros gases absorbentes como el metano y el dióxido de carbono, por lo que los equipos presurizados tradicionales para determinar la sorción no habrían funcionado.
"Hicimos un diseño muy novedoso y difícil", explica Liu. "Tardamos años en averiguar cómo hacerlo correctamente. Tuvimos que diseñar adecuadamente un sistema de experimentación, ensayo y error basado en nuestra experiencia previa con carbones y esquistos."
Basándose en sus resultados, los científicos determinaron que los carbones antracita y semiantracita son buenos candidatos para el almacenamiento de hidrógeno en filones de carbón agotados, y que el carbón bituminoso poco volátil es mejor candidato para los filones de carbón gaseosos.
El desarrollo del almacenamiento de hidrógeno en las comunidades mineras del carbón podría aportar nuevas oportunidades económicas a estas regiones, al tiempo que contribuiría a crear la infraestructura nacional del hidrógeno.
"En la transición energética, las comunidades del carbón han sido las más afectadas económicamente", afirma Liu. "Esta es sin duda una oportunidad para reconvertir la región del carbón. Ya cuentan con la experiencia, la ingeniería energética y los conocimientos necesarios. Si podemos construir una infraestructura y cambiar sus oportunidades económicas, creo que es algo que deberíamos considerar".
Los trabajos futuros se centrarán en la difusividad dinámica y la permeabilidad dinámica del carbón, características que determinan la rapidez con que puede inyectarse y bombearse hidrógeno, explican los científicos.
"Creo que Penn State es el lugar adecuado para llevar a cabo toda esta investigación: tenemos las reservas de carbón, tenemos el gas natural y contamos con los conocimientos técnicos y económicos de la Universidad", declaró Liu. "Es el lugar lógico para hacerlo".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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